Det er ingen hemmelighet at i den moderne verden er blodet i verdensøkonomien olje, det såkalte svarte gullet. Gjennom det 20. og 21. århundre er det olje som fortsatt er et av de viktigste mineralene på planeten for menneskeheten. I 2010 inntok olje en ledende plass i verdens drivstoff- og energibalanse, og sto for 33,6% av det totale energiforbruket. Samtidig er olje en ikke-fornybar ressurs, og snakk om at reservene før eller siden vil ta slutt har pågått i mer enn et dusin år.
Ifølge forskere vil påviste oljereserver i verden vare i omtrent 40 år, og uutforskede i ytterligere 10-50 år. For eksempel, i Russland per 1. januar 2012, ifølge offisielt utgitt informasjon (inntil dette tidspunktet ble informasjon om olje- og gassreserver klassifisert), var volumet av utvinnbare oljereserver i kategori A / B / C1 17,8 milliarder tonn, eller 129, 9 milliarder fat (i henhold til beregningen der ett tonn eksporterende Urals olje er 7,3 fat). Basert på de eksisterende produksjonsvolumene, vil disse utforskede naturressursene være nok for landet vårt i 35 år.
Samtidig, i sin rene form, brukes olje praktisk talt ikke. Hovedverdien ligger i produktene av behandlingen. Olje er en kilde til flytende drivstoff og oljer, i tillegg til en enorm mengde viktige produkter for moderne industri. Uten drivstoff vil ikke bare verdensøkonomien stoppe, men også enhver hær. Biler og tanker vil ikke gå uten drivstoff, fly vil ikke ta av til himmelen. Samtidig ble noen land i utgangspunktet fratatt sine egne reserver av svart gull. Tyskland og Japan ble et slående eksempel på slike land i det 20. århundre, som, med et meget beskjedent ressursgrunnlag, frigjorde andre verdenskrig, som hver dag krevde et stort drivstofforbruk. Under andre verdenskrig tilfredsstilte Tyskland i stor grad, i noen år opptil 50%, sitt drivstoffbehov gjennom produksjon av flytende drivstoff fra kull. Veien ut for henne var bruk av syntetisk drivstoff og oljer. Det samme ble gjort i forrige århundre i Sør -Afrika, der Sasol Limited hjalp den afrikanske økonomien med å lykkes med å operere under press av internasjonale sanksjoner i apartheidårene.
Syntetisk drivstoff
På 1920-tallet oppfant tyske forskere Franz Fischer og Hans Tropsch, som jobbet ved Kaiser Wilhelm Institute, en prosess kalt Fischer-Tropsch-prosessen. Dens grunnleggende betydning var produksjon av syntetiske hydrokarboner for bruk som syntetisk drivstoff og smøreolje, for eksempel fra kull. Det er ikke overraskende at denne prosessen ble oppfunnet i et ganske oljefattig, men samtidig kullrikt Tyskland. Det ble mye brukt til industriell produksjon av flytende syntetisk drivstoff. Tyskland og Japan brukte dette alternative drivstoffet mye i løpet av krigsårene. I Tyskland nådde den årlige produksjonen av syntetisk brensel i 1944 omtrent 6,5 millioner tonn, eller 124 000 fat per dag. Etter slutten av andre verdenskrig fortsatte fangede tyske forskere å jobbe i dette området. Spesielt i USA deltok de i Operation Paperclip, som jobbet for Bureau of Mines.
Fra midten av 1930-tallet begynte teknologien for forgassing av kondenserte drivstoff for kjemisk-teknologiske formål å spre seg i Tyskland, USA, Sovjetunionen og andre industriland i verden, først og fremst for syntese av forskjellige kjemiske forbindelser, inkludert kunstige oljer og flytende drivstoff. I 1935 ble det produsert 835 tusen tonn og 150 tusen tonn syntetisk bensin i henholdsvis kull, luft og vann i Tyskland og England. Og i 1936 lanserte Adolf Hitler personlig et nytt statlig program i Tyskland, som sørget for produksjon av syntetisk drivstoff og oljer.
Allerede neste år kunne Franz Fischer sammen med Helmut Pichler (Hans Tropsch forlot Tyskland til USA i 1931, hvor han døde fire år senere) utvikle en metode for syntese av hydrokarboner ved middels trykk. I sin prosess brukte tyske forskere katalysatorer basert på jernforbindelser, et trykk på omtrent 10 atmosfærer og høye temperaturer. Eksperimentene deres var av stor betydning for distribusjonen i Tyskland av kjemisk produksjon av hydrokarboner i stor tonnasje. Som et resultat av implementeringen av denne prosessen ble parafiner og bensin med et høyt oktantall oppnådd som hovedproduktene. 13. august 1938 ble det holdt et møte i Karinhalle - jaktgodset til rikets luftfartsminister Hermann Goering, der et program for utvikling av drivstoffproduksjon ble vedtatt, som fikk symbolet "Karinhalleplan". Valget av Görings bolig og hans kandidatur som programleder var ikke tilfeldig, siden Luftwaffe ledet av ham forbrukte minst en tredjedel av drivstoffet som ble produsert i Tyskland. Blant annet sørget denne planen for en betydelig utvikling i produksjonen av syntetisk motorbrensel og smøreoljer.
I 1939 ble Fischer-Tropsch-prosessen lansert i riket i kommersiell skala i forhold til brunkull, hvis forekomster var spesielt rike i den midtre delen av landet. I begynnelsen av 1941 fulgte den totale produksjonen av syntetisk drivstoff i Nazi -Tyskland produksjonen av oljebrensel, og overskred det deretter. I tillegg til syntetisk drivstoff i riket, ble fettsyrer, parafin og kunstig fett, inkludert spiselig fett, syntetisert fra generatorgass. Så fra ett tonn med konvensjonelt kondensert drivstoff i henhold til Fischer-Tropsch-metoden, var det mulig å få 0,67 tonn metanol og 0,71 tonn ammoniakk, eller 1,14 tonn alkoholer og aldehyder, inkludert høyere fettalkoholer (HFA), eller 0,26 tonn av flytende hydrokarboner.
På slutten av andre verdenskrig, mer enn et halvt år fra høsten 1944, da troppene fra Den røde hær okkuperte oljefeltene i Ploiesti (Romania) - den største naturlige råvarekilden for produksjon av drivstoff, som ble kontrollert av Hitler, og frem til mai 1945 utførte motorbrenselens funksjon i tysk økonomi og hæren kunstig flytende drivstoff og generatorgass. Vi kan si at Hitlers Tyskland var et imperium som var bygget på solide karbonholdige råvarer (først og fremst kull og i mindre grad på vanlig tre), vann og luft. 100% av beriket salpetersyre, som var nødvendig for produksjon av alle militære eksplosiver, 99% gummi og metanol og 85% motorbrensel ble syntetisert i Tyskland fra disse råvarene.
Kullgassifiserings- og hydrogeneringsanlegg var ryggraden i den tyske økonomien på 1940 -tallet. Blant annet dekket syntetisk luftfartsdrivstoff, som ble produsert i henhold til Fischer-Tropsch-metoden, 84,5% av alle Luftwaffes behov i løpet av krigsårene. Under andre verdenskrig i Nazi -Tyskland ble denne metoden for syntese av diesel brukt på åtte fabrikker, som produserte omtrent 600 tusen tonn diesel per år. Dessuten ble dette prosjektet fullfinansiert av staten. Tyskerne bygde lignende fabrikker i landene de okkuperte, spesielt i Polen (Auschwitz), som fortsatte å jobbe til 1950 -tallet inkluderende. Etter krigens slutt ble alle disse fabrikkene i Tyskland stengt og delvis, sammen med teknologier, ble tatt ut av landet på bekostning av oppreisning fra Sovjetunionen og USA.
skiferolje
Den andre kilden for produksjon av drivstoff, i tillegg til kull, er skiferolje, hvis tema ikke har forlatt verdenspressens sider de siste årene. I den moderne verden er en av de viktigste trendene observert i oljeindustrien en nedgang i produksjonen av lett olje og olje med middels tetthet. Reduksjonen i påviste oljereserver på planeten tvinger oljeselskaper til å jobbe med alternative hydrokarbonkilder og lete etter dem. En av disse kildene, sammen med tungolje og naturlig bitumen, er oljeskifer. Oljereservens reserver på planeten overstiger oljereservene med en størrelsesorden. Hovedreservene deres er konsentrert i USA - omtrent 450 billioner tonn (24,7 billioner tonn skiferolje). Det er betydelige reserver i Kina og Brasil. Russland har også enorme reserver, som inneholder omtrent 7% av verdens reserver. I USA begynte produksjonen av skiferolje på slutten av 1940 -tallet og begynnelsen av 1950 -tallet ved bruk av gruvemetoden. For det meste var ekstraksjonen eksperimentell og utført i en liten skala.
I dag i verden er det to hovedmetoder for å skaffe det nødvendige råstoffet fra oljeskifer. Den første av dem innebærer utvinning av skiferstein ved åpen eller gruve-metoden, etterfulgt av prosessering i spesielle installasjoner-reaktorer, der skiferen er utsatt for pyrolyse uten tilgang til luft. I løpet av disse operasjonene hentes skifertjære fra fjellet. Denne metoden ble aktivt forsøkt å utvikle i Sovjetunionen. Lignende prosjekter er også kjent for utvinning av skifer ved Irati -feltet i Brasil og i den kinesiske provinsen Fushun. Generelt, både på 40 -tallet av XX -tallet, og nå er metoden for skiferekstraksjon med deres påfølgende behandling en ganske kostbar metode, og kostnaden for sluttproduktet er fortsatt høy. I 2005-prisene var kostnaden for et fat med slik olje $ 75- $ 90 ved produksjonen.
Den andre metoden for å utvinne skiferolje innebærer å utvinne den direkte fra reservoaret. Det er denne metoden som har utviklet seg i USA de siste årene og har gjort det mulig å snakke om en "skiferrevolusjon" i oljeproduksjonen. Denne metoden innebærer boring av horisontale brønner etterfulgt av flere hydrauliske brudd. I dette tilfellet er det ofte nødvendig å utføre kjemisk eller termisk oppvarming av formasjonen. Det er også åpenbart at en slik gruvedrift er mye mer komplisert, og derfor dyrere enn den tradisjonelle gruvedriften, uavhengig av teknologiene som brukes og fremskritt på det vitenskapelige feltet. Så langt er kostnaden for skiferolje betydelig høyere enn vanlig olje. I følge estimatene til oljeproduserende selskaper selv, er produksjonen fortsatt lønnsom med minimum oljepriser på verdensmarkedet over $ 50-60 per fat. Videre har begge metodene visse betydelige ulemper.
For eksempel er den første metoden med dagbrudd eller gruvedrift av oljeskifer og deres påfølgende behandling betydelig begrenset av behovet for å utnytte enorme mengder karbondioksid - CO2, som dannes i prosessen med å utvinne skifer tjære fra den. Endelig er problemet med å utnytte karbondioksid ennå ikke løst, og utslippene til jordens atmosfære er fulle av alvorlige miljøproblemer. På samme tid oppstår et annet problem når skiferolje utvinnes direkte fra reservoarene. Dette er en høy nedgang i strømningshastigheten til brønnene som settes i drift. På det første driftstrinnet er brønnene, på grunn av flere hydrauliske brudd og horisontal injeksjon, preget av svært høye produksjonshastigheter. Etter omtrent 400 arbeidsdager reduseres imidlertid volumet av de ekstraherte produktene kraftig (opptil 80%). For å kompensere for et så kraftig fall og på en eller annen måte utjevne produksjonsprofilen, må brønner i slike skiferfelt settes i drift i etapper.
Samtidig har teknologier som horisontal boring og hydraulisk brudd tillatt USA å øke oljeproduksjonen med mer enn 60% siden 2010, noe som bringer den til 9 millioner fat per dag. For tiden er Bakken -feltet, som ligger i delstatene Nord- og Sør -Dakota, et av de mest vellykkede eksemplene på bruk av teknologi for produksjon av skiferolje. Utviklingen av dette skiferoljefeltet har skapt en slags eufori i det nordamerikanske markedet. For bare 5 år siden oversteg ikke oljeproduksjonen på dette feltet 60 tusen fat per dag, og nå er det allerede 500 tusen fat. Etter hvert som geologisk leting ble utført her, økte feltets oljereserver fra 150 millioner til 11 milliarder fat. I tillegg til dette oljefeltet, foregår skiferoljeproduksjon i USA ved Bone Springs i New Mexico, Eagle Ford i Texas og Three Forks i North Dakota.
